【題目】CH3OH是一種重要的化工原料,工業(yè)上可用合成氣(CO和H2)來生產(chǎn),主要副產(chǎn)物有CH4、C2H5OH等。已知生產(chǎn)CH3OH和副產(chǎn)物CH4的熱化學(xué)方程式分別為

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.7 kJ·mol-1

②CO(g)+ 3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H=-206.2 kJ·mol-1

回答下面問題

(1)若CO(g)和CH3OH(g)的燃燒熱△H分別為-283 kJ·mol-1和-726.1 kJ·mol-1,則H2(g)的燃燒熱△H為 。

(2)下表列出了幾種化學(xué)鍵斷裂需要的能量數(shù)據(jù)。

化學(xué)鍵

C≡O(shè)

H-H

C-H

H-O

斷裂1mol需要能量 / kJ

a

436

414

463

則a= 。

(3)工業(yè)生產(chǎn)CH3OH過程中,提高合成CH3OH反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是 。

(4)下表列出了在一定條件下,在3個1L容器中發(fā)生反應(yīng)①時測得的一些數(shù)據(jù)。

容器序號

溫度 /

物質(zhì)的起始濃度 / mol·L1

物質(zhì)平衡時濃度/ mol·L1

H2

CO

CH3OH

CH3OH

100

0.2

0.1

0

0.02

100

0.4

0.2

0.1

200

0

0

0.10

b

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為 ;

容器Ⅱ中,開始時,v(正) v(逆) (填“<、>、=”) ;

容器Ⅲ中,達(dá)平衡時 b 0.02(填“<、>、=”) ;

達(dá)到平衡時,正反應(yīng)速率:容器Ⅲ中的比容器Ⅰ中的 (填“大、小、相等”)。

【答案】(14分)

(1)266.9kJ/mol

(2)1067.8

(3)使用合適催化劑

(4)①

【解析】

試題分析:(1)CO(g)和CH3OH(g)的燃燒熱ΔH分別為-283 kJ·mol-1和-726.1 kJ·mol-1,則可得

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=283.0kJmol-1;

CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=726.1kJmol-1。

結(jié)合CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.7 kJ·mol-1根據(jù)蓋斯定律,④-③÷2,可得氫氣燃燒熱ΔH=266.9kJ/mol

(2)根據(jù)熱化學(xué)方程式CO(g)+ 3H2(g) CH4 (g)+H2O(g) ΔH=-206.2 kJ·mol-1可得,

ΔH=a+436×3)-(414×4+463×2=-206.2 kJ·mol-1則a 1067.8。

(3)根據(jù)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.7 kJ·mol-1可知工業(yè)生產(chǎn)CH3OH過程中,提高合成CH3OH反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是使用合適催化劑

(4)①根據(jù)方程式 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可得該反應(yīng)的的平衡常數(shù)表達(dá)式為;

容器平衡時各物質(zhì)的濃度分別為:c(CO)=0.08mol/L、c(H2)=0.16mol/L、c(CH3OH)=0.02mol/L,可得,平衡常數(shù)K== =容器,濃度商Qc= =<K,則反應(yīng)應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,即v(正)v(逆)

容器所加物質(zhì)與容器所加物質(zhì)相當(dāng),根據(jù)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.7 kJ·mol-1容器的溫度比容器的溫度高,溫度越高,放熱反應(yīng)逆向移動,則達(dá)平衡時b0.02;

容器的溫度比容器的溫度高,溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越大。所以達(dá)到平衡時,:容器Ⅲ中的正反應(yīng)速率比容器Ⅰ中的大。

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v(B)=v(C) n(B)n(C)=11 容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變 容器內(nèi)氣體的密度不再改變 容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

A.②③④⑤ B.②③

C.①③④ D.全部

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B.在2 s時,體系內(nèi)壓強(qiáng)為反應(yīng)前的1.1倍

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